钒氧化合物-细菌纤维素碳复合材料的制备及其电容性能研究

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钒氧化合物(VOs)具有独特的层状结构,价键结合类似于石墨烯,层内为强烈的共价键,层间则为弱的分子间作用力或者氢键,其层间可以发生一些原子和分子的脱嵌,因而是一类比较好的电极材料。研究表明,钒氧化合物用于电极材料具有极高的理论比容量,同时价格低廉,但是也存在着明显的缺点,包括导电性差引起的离子传输慢以及结构不稳定引起的可逆性差等。因而改善钒氧化合物的上述性能极为重要,本文采用三维网络状且具有良好导电性的细菌纤维素碳(CBC)与V205以及VOOH进行复合,制备了两种不同结构配置的VOs-CBC复合材料,并研究了复合材料的电化学性能,主要内容如下:(1)采用水热法制备了V2O5-CBC复合材料,其中V205呈现带状,宽度在70nm左右,长度达到几个微米,而CBC呈现一种网络状结构包覆在V205纳米带的表面,形成一种带状与网络状交联的结构,这种结构有利于电解液的渗透。利用这种复合材料作为工作电极,在2M KCl溶液中测试其电容性能,研究发现在扫描速度为5mVs-1的情况下,比电容达到268Fg-1远远高于单纯的V205纳米带和CBC,同时在2000次循环之后,比容量能保持87%。(2)采用水热法制备了VOOH-CBC复合材料,其中VOOH呈小球状,粒径在150nm左右,CBC纤维在VOOH小球之间以及表面穿插,VOOH小球很好的覆着在CBC的网络结构中。通过对这种材料的电化学性能进行测试,在5mVs-1,纯VOOH和VOOH-CBC复合材料的比电容分别达到66.27Fg-191.71Fg-1说明VOOH具有一定的电容性能,且在与CBC复合之后其电容性能有所提高。在1Ag-1电流密度下对其循环稳定性进行了研究,发现通过1000次循环后复合材料能保持78%的原始电容。
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